(57)【要約】本発明は、マイクログリッド内に運用される非常内燃発電機、制御可能な負荷およびバッテリーの出力をスケジューリングするスケジューリング部と、前記スケジューリング部によってスケジューリングされた前記バッテリーの充放電、前記非常内燃発電機の出力および前記制御可能な負荷の出力に応じて前記バッテリー、前記非常内燃発電機および前記制御可能な負荷の運転を制御する運転制御部とを含み、前記スケジューリング部は、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の効率を考慮して前記バッテリーのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が所定の範囲内で維持されるように充放電をスケジューリングすることを特徴とする、ＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用装置であって、本発明によれば、ＰＣＳの充放電効率を考慮してマイクログリッドが効率よく運用できるようにする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクログリッド内に運用される非常内燃発電機、制御可能な負荷およびバッテリーの出力をスケジューリングするスケジューリング部と、
前記スケジューリング部によってスケジューリングされた前記バッテリーの充放電、前記非常内燃発電機の出力および前記制御可能な負荷の出力に応じて前記バッテリー、前記非常内燃発電機および前記制御可能な負荷の運転を制御する運転制御部とを含み、
前記スケジューリング部は、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の効率を考慮して前記バッテリーのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が所定の範囲内で維持されるように充放電をスケジューリングすることを特徴とするＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用装置。
【請求項２】
前記スケジューリング部は、非常内燃発電機スケジューリング部、制御可能な負荷スケジューリング部およびバッテリースケジューリング部を含み、
前記バッテリースケジューリング部は、
前記バッテリーの現在ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を判断するＳＯＣ判断部と、
前記バッテリーの充放電量を算出する充放電量算出部と、
前記ＰＣＳの効率を考慮するＰＣＳ効率考慮部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用装置。
【請求項３】
前記スケジューリング部は、前記ＳＯＣ判断部によって判断されたＳＯＣ状態に応じて、スケジューリング制御モードとしてリアルタイム運転制御モードまたは非常運転制御モードを選択してスケジューリングすることを特徴とする請求項２に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用装置。
【請求項４】
前記スケジューリング部は、前記バッテリーの充電量が所定の基準範囲に含まれる場合、前記バッテリーの充電量が維持されるように、前記リアルタイム運転制御モードで前記非常内燃発電機、前記制御可能な負荷、および前記バッテリーの運転および出力をスケジューリングすることを特徴とする請求項３に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用装置。
【請求項５】
所定の前記バッテリー充電量の基準範囲がＳＯＣ２０％〜８０％であることを特徴とする請求項４に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用装置。
【請求項６】
前記リアルタイム運転制御モードでスケジューリングする場合、前記非常内燃発電機スケジューリング部、前記制御可能な負荷スケジューリング部および前記バッテリースケジューリング部は、前記マイクログリッド内の非常内燃発電機の起動費用と発電費用との総和を最小化させる目的関数、および該目的関数のための制約条件を用いて最適解を算出することにより、前記非常内燃発電機、前記制御可能な負荷および前記バッテリーの出力をスケジューリングすることを特徴とする請求項５に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用装置。
【請求項７】
前記ＰＣＳ効率考慮部は、前記バッテリー充放電量算出部で算出されたＰＣＳ目標出力値の入力を受けて最終ＰＣＳ入力値を算出して前記充放電量算出部へ提供することを特徴とする請求項６に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用装置。
【請求項８】
前記スケジューリング部は、前記バッテリーの充電量が所定の基準範囲から外れた場合、前記バッテリーの充電量が前記基準範囲に属することができるように前記非常運転制御モードで前記非常内燃発電機、前記制御可能な負荷、および前記バッテリーの運転および出力をスケジューリングすることを特徴とする請求項７に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用装置。
【請求項９】
前記スケジューリング部は、前記バッテリーの充電量が所定の基準範囲よりも高い場合には、前記バッテリーを放電させるためのバッテリー放電量を算出し、運転中の非常内燃発電機を停止させ、前記算出されたバッテリー放電量だけ所定の優先順位に基づいて制御可能な負荷が動作するようにスケジューリングすることを特徴とする請求項８に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用装置。
【請求項１０】
前記スケジューリング部は、前記バッテリーの充電量が所定の基準範囲よりも低い場合には、前記バッテリーを充電させるためのバッテリー充電量を算出し、停止した非常内燃発電機を運転させ、前記算出されたバッテリー充電量だけ所定の優先順位に基づいて制御可能な負荷が切り替えられるようにスケジューリングすることを特徴とする請求項８に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用装置。
【請求項１１】
前記バッテリー充放電量算出部は、非常運転制御モード時に、前記バッテリーの目標充電量を設定し、下記式によって、ＰＣＳ効率が考慮された最終充放電量を算出することを特徴とする請求項９または１０に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用装置。
ＳＯＣ（ｔ）＝ＳＯＣ（ｔ−１）＋（ＰＣＳ Ｃｈａｒｇｅ−ＰＣＳ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）×ＴＰＤ
（ＳＯＣ（ｔ）：バッテリーの目標充電量状態、ＳＯＣ（ｔ−１）：バッテリーの現在（ｔ−１）充電量状態、ＰＣＳ Ｃｈａｒｇｅ：電力変換器（ＰＣＳ）の入力、ＰＣＳ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：電力変換器（ＰＣＳ）の出力（バッテリー充電量またはバッテリー放電量）、ＴＰＤ：算出タイム周期）
【請求項１２】
マイクログリッド内に運用されるバッテリーのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が基準範囲に含まれるか否かを判断する段階と、
前記バッテリーのＳＯＣが所定の基準範囲に含まれると、前記マイクログリッド内の非常内燃発電機の起動費用と発電費用との総和を最小化させる目的関数、および該目的関数のための制約条件を用いて最適解を算出する段階と、
前記最適解によってＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の効率を考慮して前記マイクログリッド内の非常内燃発電機、制御可能な負荷および前記バッテリーの出力量を算出する段階とを含むＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用方法。
【請求項１３】
前記バッテリーのＳＯＣが基準範囲に含まれる場合、前記バッテリーの充電量が維持されるようにするリアルタイム運転制御モードで前記非常内燃発電機、前記制御可能な負荷、および前記バッテリーの運転および出力をスケジューリングすることを特徴とする請求項１２に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用方法。
【請求項１４】
前記バッテリーのＳＯＣの所定の基準範囲が２０％〜８０％であることを特徴とする請求項１３に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用方法。
【請求項１５】
前記バッテリーのＳＯＣが基準範囲の上限値から外れた場合、前記ＰＣＳ効率が適用されたバッテリーの放電量を算出する段階と、
運転中の非常内燃発電機を停止させ、前記算出されたバッテリー放電量だけ所定の優先順位に基づいて制御可能な負荷が動作するように制御する段階とをさらに含む請求項１２に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用方法。
【請求項１６】
前記バッテリーのＳＯＣが基準範囲の下限値から外れた場合、前記ＰＣＳ効率が適用されたバッテリーの充電量を算出する段階と、
停止した非常内燃発電機を運転させ、前記算出されたバッテリー充電量だけ所定の優先順位に基づいて制御可能な負荷が切り替えられるように制御する段階とをさらに含む請求項１２に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用方法。
【請求項１７】
前記バッテリーの充電量および放電量がＰＣＳ入力値を考慮して算出されることを特徴とする請求項１５または１６に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用方法。
【請求項１８】
前記バッテリーの充電量および放電量は、前記バッテリーの目標充電量を設定し、下記式によってＰＣＳ効率を考慮して最終充放電量が算出されることを特徴とする請求項１７に記載のＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用方法。
ＳＯＣ（ｔ）＝ＳＯＣ（ｔ−１）＋（ＰＣＳ Ｃｈａｒｇｅ−ＰＣＳ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）×ＴＰＤ
（ＳＯＣ（ｔ）：バッテリーの目標充電量状態、ＳＯＣ（ｔ−１）：バッテリーの現在（ｔ−１）充電量状態、ＰＣＳ Ｃｈａｒｇｅ：電力変換器（ＰＣＳ）の入力、ＰＣＳ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：電力変換器（ＰＣＳ）の出力（バッテリー充電量またはバッテリー放電量）、ＴＰＤ：算出タイム周期）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクログリッドを運用する装置および方法に係り、特に、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の効率を考慮してマイクログリッドを運用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
全世界的に、自国内の電力系統が連携されていない島嶼地域や孤立地域は、通常、小規模の内燃発電所を利用して電気を供給している。 
【０００３】
これらの地域は一般に燃料を運送する費用が高いため、電力系統が連携されている地域よりも同一の電気使用量において高い費用を負担するしかないのが実情である。 
【０００４】
現在は、このような地域に燃料運送費用が不要であり、温室効果ガスを排出しない、環境にやさしいエネルギー源である新・再生可能エネルギーが多く普及している状況である。 
【０００５】
しかし、新・再生可能エネルギーの場合、気候環境によって発電出力が変動して制御することができない電源であるため、需要家（以下、「負荷」という）の電気使用量の変動を満足させるためには、必ずバッテリーなどのエネルギー貯蔵装置と非常発電機が必要である。 
【０００６】
このようなマイクログリッドシステムは、基本的に新・再生可能エネルギー源が発電した電気をバッテリーに貯蔵し、負荷はバッテリーから電気の供給を受けて使用する構造である。 
【０００７】
このとき、新・再生可能エネルギー源の発電量が不足し、バッテリーの充電量も不足している場合には、前記システムは、非常発電機を起動してバッテリーを充電することになる。 
【０００８】
しかし、新・再生発電機の出力変動が過度であるうえ、新・再生可能エネルギーの出力および需要の予測が難しいため、安定した運用が難しい。 
【０００９】
そのため、新・再生可能エネルギー源を主供給源として用いるＢＥＳＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）をベースに、設備の出力および運転に対する制御のためのマイクログリッド運用装置が必要である。 
【００１０】
このとき、ＢＥＳＳの充電および放電動作は、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を介して行われる。 
【００１１】
ＰＣＳは、定格容量対充放電量比によって効率が異なり、特に０〜２０％程度の容量で充放電を行うときに効率が非常に低い特性がある。 
【００１２】
すなわち、マイクログリッド運用装置におけるＢＥＳＳの充放電スケジューリングの際にＰＣＳ効率を考慮しなければ、計算の精度が低くなり、結果としては電力供給費用が高くなる。
【００１３】
よって、ＢＥＳＳの充放電スケジューリングの際に、ＰＣＳの充放電効率を考慮する必要がある。 
【００１４】
以上の背景技術に記載された事項は、発明の背景についての理解を助けるためのものであって、この技術の属する分野における通常の知識を有する者に既に知られている従来技術ではない事項を含むことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】韓国特許第１０−１５６９１４４号公報
【特許文献２】韓国特許公開第１０−２０１４−００５２４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的は、マイクログリッドの効率的な運用のためにＰＣＳの充放電効率を考慮するマイクログリッド運用装置および運用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一観点によるＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用装置は、マイクログリッド内に運用される非常内燃発電機、制御可能な負荷およびバッテリーの出力をスケジューリングするスケジューリング部と、前記スケジューリング部によってスケジューリングされた前記バッテリーの充放電、前記非常内燃発電機の出力および前記制御可能な負荷の出力に応じて前記バッテリー、前記非常内燃発電機および前記制御可能な負荷の運転を制御する運転制御部とを含み、前記スケジューリング部は、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の効率を考慮して前記バッテリーのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が所定の範囲内で維持されるように充放電をスケジューリングすることを特徴とする。 
【００１８】
前記スケジューリング部は、非常内燃発電機スケジューリング部、制御可能な負荷スケジューリング部およびバッテリースケジューリング部を含み、前記バッテリースケジューリング部は、前記バッテリーの現在ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を判断するＳＯＣ判断部と、前記バッテリーの充放電量を算出する充放電量算出部と、前記ＰＣＳの効率を考慮するＰＣＳ効率考慮部とを含むことを特徴とする。
【００１９】
また、前記スケジューリング部は、前記ＳＯＣ判断部によって判断されたＳＯＣ状態に応じて、スケジューリング制御モードとしてリアルタイム運転制御モードまたは非常運転制御モードを選択してスケジューリングすることを特徴とする。 
【００２０】
また、前記スケジューリング部は、前記バッテリーの充電量が所定の基準範囲に含まれる場合には、前記バッテリーの充電量が維持されるように、前記リアルタイム運転制御モードで前記非常内燃発電機、前記制御可能な負荷、および前記バッテリーの運転および出力をスケジューリングすることを特徴とする。 
【００２１】
所定の前記バッテリー充電量の基準範囲はＳＯＣ２０％〜８０％であることを特徴とする。 
【００２２】
また、前記リアルタイム運転制御モードでスケジューリングする場合、前記非常内燃発電機スケジューリング部、前記制御可能な負荷スケジューリング部および前記バッテリースケジューリング部は、前記マイクログリッド内の非常内燃発電機の起動費用と発電費用との総和を最小化させる目的関数、および該目的関数のための制約条件を用いて最適解を算出することにより、前記非常内燃発電機、前記制御可能な負荷、および前記バッテリーの出力をスケジューリングすることを特徴とする。 
【００２３】
ここで、前記ＰＣＳ効率考慮部は、前記バッテリー充放電量算出部で算出されたＰＣＳ目標出力値の入力を受けて最終ＰＣＳ入力値を算出して前記充放電量算出部へ提供することを特徴とする。 
【００２４】
また、前記スケジューリング部は、前記バッテリーの充電量が所定の基準範囲から外れた場合、前記バッテリーの充電量が前記基準範囲に属することができるように前記非常運転制御モードで前記非常内燃発電機、前記制御可能な負荷、および前記バッテリーの運転および出力をスケジューリングすることを特徴とする。
【００２５】
また、前記スケジューリング部は、前記バッテリーの充電量が所定の基準範囲よりも高い場合には、前記バッテリーを放電させるためのバッテリー放電量を算出し、運転中の非常内燃発電機を停止させ、前記算出されたバッテリー放電量だけ所定の優先順位に基づいて制御可能な負荷が動作するようにスケジューリングすることを特徴とする。 
【００２６】
または、前記スケジューリング部は、前記バッテリーの充電量が所定の基準範囲よりも低い場合には、前記バッテリーを充電させるためのバッテリー充電量を算出し、停止した非常内燃発電機を運転させ、前記算出されたバッテリー充電量だけ所定の優先順位に基づいて制御可能な負荷が切り替えられるようにスケジューリングすることを特徴とする。 
【００２７】
前記バッテリー充放電量算出部は、非常運転制御モード時に、前記バッテリーの目標充電量を設定し、下記式によって、ＰＣＳ効率が考慮された最終充放電量を算出することを特徴とする。 
【００２８】
ＳＯＣ（ｔ）＝ＳＯＣ（ｔ−１）＋（ＰＣＳ Ｃｈａｒｇｅ−ＰＣＳ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）×ＴＰＤ
（ＳＯＣ（ｔ）：バッテリーの目標充電量状態、ＳＯＣ（ｔ−１）：バッテリーの現在（ｔ−１）充電量状態、ＰＣＳ Ｃｈａｒｇｅ：電力変換器（ＰＣＳ）の入力、ＰＣＳ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：電力変換器（ＰＣＳ）の出力（バッテリー充電量またはバッテリー放電量）、ＴＰＤ：算出タイム周期） 
【００２９】
次に、本発明の一観点に係るＰＣＳ効率を考慮したマイクログリッド運用方法は、マイクログリッド内に運用されるバッテリーのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が基準範囲に含まれるか否かを判断する段階と、前記バッテリーのＳＯＣが所定の基準範囲に含まれると、前記マイクログリッド内の非常内燃発電機の起動費用と発電費用との総和を最小化させる目的関数、および該目的関数のための制約条件を用いて最適解を算出する段階と、前記最適解によってＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の効率を考慮して前記マイクログリッド内の非常内燃発電機、制御可能な負荷および前記バッテリーの出力量を算出する段階とを含む。 
【００３０】
前記バッテリーのＳＯＣが基準範囲に含まれる場合、前記バッテリーの充電量が維持されるようにするリアルタイム運転制御モードで前記非常内燃発電機、前記制御可能な負荷、および前記バッテリーの運転および出力をスケジューリングすることを特徴とする。 
【００３１】
また、前記バッテリーのＳＯＣの所定の基準範囲は２０％〜８０％であることを特徴とする。 
【００３２】
ここで、前記バッテリーのＳＯＣが基準範囲の上限値から外れた場合、前記ＰＣＳ効率が適用されたバッテリーの放電量を算出する段階と、運転中の非常内燃発電機を停止させ、前記算出されたバッテリー放電量だけ所定の優先順位に基づいて制御可能な負荷が動作するように制御する段階とをさらに含む。
【００３３】
または、前記バッテリーのＳＯＣが基準範囲の下限値から外れた場合、前記ＰＣＳ効率が適用されたバッテリーの充電量を算出する段階と、停止した非常内燃発電機を運転させ、前記算出されたバッテリー充電量だけ所定の優先順位に基づいて制御可能な負荷が切り替えられるように制御する段階とをさらに含む。
【００３４】
また、前記バッテリーの充電量および放電量はＰＣＳ入力値を考慮して算出されることを特徴とする。 
【００３５】
このような前記バッテリーの充電量および放電量は、前記バッテリーの目標充電量を設定し、下記式によって、ＰＣＳ効率を考慮して最終充放電量が算出されることを特徴とする。 
【００３６】
ＳＯＣ（ｔ）＝ＳＯＣ（ｔ−１）＋（ＰＣＳ Ｃｈａｒｇｅ−ＰＣＳ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）×ＴＰＤ
（ＳＯＣ（ｔ）：バッテリーの目標充電量状態、ＳＯＣ（ｔ−１）：バッテリーの現在（ｔ−１）充電量状態、ＰＣＳ Ｃｈａｒｇｅ：電力変換器（ＰＣＳ）の入力、ＰＣＳ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：電力変換器（ＰＣＳ）の出力（バッテリー充電量またはバッテリー放電量）、ＴＰＤ：算出タイム周期）
【発明の効果】
【００３７】
本発明のＰＣＳ効率を考慮したＢＥＳＳベースのマイクログリッド運用装置および運用方法は、小規模の独立した新・再生可能エネルギー団地から出力される新・再生可能エネルギー発電量と負荷量を予測してバッテリーの充放電および非常内燃発電機の出力と制御可能な負荷量を計画して全体負荷を平準化（Ｌｏａｄ Ｌｅｖｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｐｅａｋ Ｓｈｉｆｔ）することにより、バッテリーのＳＯＣを最適に管理することができる。 
【００３８】
また、バッテリーの充放電回数を減らすことにより、マイクログリッドシステムの構成のうち最も高い費用の機器であるバッテリーの交換費用を画期的に減らすことができる。
【００３９】
また、ＰＣＳの出力を計算するときに既存のＰＣＳ出力に関係なく、一定の入出力効率を適用した計算方式ではなく、ＰＣＳの出力サイズによって効率が異なるように適用して実際の設備特性を実現した計算方式を適用することにより、損失を考慮した実際の設備特性が反映されて合理的なＰＣＳおよびエネルギー貯蔵装置の運用が可能であり、最終的にシステム運用費用を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るマイクログリッドの構成を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例に係るマイクログリッドの運用装置を示す図である。
【図３】図３は、本発明の非常内燃発電機の出力と予備力との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、表１に対する結果を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明のバッテリー出力と予備力との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施例に係る非常運転制御モードでのＳＯＣ回復による減少推移を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の一実施例に係る非常運転制御モードでのＳＯＣ回復による増加推移を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の一実施例に係るマイクログリッド運用方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明、本発明の動作上の利点および本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の好適な実施例を例示する添付図面、および添付図面に記載された内容を参照しなければならない。 
【００４２】
本発明の好適な実施例を説明するにあたり、本発明の要旨を不要に曖昧にするおそれのある公知の技術や重複説明はその説明を減らすか或いは省略する。 
【００４３】
本発明は、ＰＣＳの充放電効率を考慮して各機器の出力および運転を制御することにより、ＢＥＳＳのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を基準範囲内に維持させて最適に運用することができる、ＰＣＳ効率を考慮したＢＥＳＳベースのマイクログリッド運用方法および運用装置である。 
【００４４】
ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）は、定格容量対充放電量比によって効率が異なり、特に定格対比０〜２０％程度の容量で充放電を行うときに効率が非常に低い特性がある。 
【００４５】
ＰＣＳを低効率区間で運転すると、電力損失が多く発生するため、マイクログリッドで電力生産費用が高くなるおそれがある。従来はこのようなことを考慮しなかったが、ＰＣＳを出来る限り高い効率区間で運転することが重要である。 
【００４６】
このためには、マイクログリッド内で制御可能な設備（ディーゼル発電機、新・再生可能エネルギー、制御可能な負荷）をＰＣＳが高い効率区間で運転するように制御しなければならない。 
【００４７】
例えば、ディーゼル発電機の出力を制御するときにＰＣＳの充放電効率とディーゼル発電機の出力効率とを比較して、ディーゼル発電機の出力を決定するのである。 
【００４８】
ディーゼル発電機の出力を上げると、一般にディーゼル発電機の効率が向上するが、このとき、ＰＣＳの充電効率が変化する結果と比較して、最終的に総合効率が少しでも向上する方向に計算してディーゼル発電機の出力を制御するのである。 
【００４９】
負荷（制御可能な負荷の場合）を制御する場合にも、同様の過程でＰＣＳの充放電効率が向上する方向に負荷の大きさを制御する。 
【００５０】
上記の目的を達成するための本発明の一実施例に係るマイクログリッド運用装置は、バッテリーの現在充電量状態を判断するＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）判断部と、前記ＳＯＣ判断部で判断されたバッテリーの現在充電量に応じてＰＣＳ効率が考慮されたバッテリーの充放電、非常内燃発電機の出力および制御可能な負荷の出力をリアルタイムでスケジューリングするスケジューリング部と、前記スケジューリング部によってスケジューリングされた前記バッテリーの充放電、非常内燃発電機の出力および制御可能な負荷の出力に応じて前記バッテリー、非常内燃発電機および制御可能な負荷の運転を制御する運用制御部とを含む。 
【００５１】
また、本発明の一実施例に係るマイクログリッド運用方法は、バッテリーの現在充電量状態を判断するＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）判断段階と、前記ＳＯＣ判断段階によって判断されたバッテリーの現在充電量状態に応じて、ＰＣＳ効率が考慮されたバッテリーの充放電、非常内燃発電機の出力および制御可能な負荷の出力をリアルタイムでスケジューリングする段階と、前記スケジューリング段階によってスケジューリングされた前記バッテリーの充放電、非常内燃発電機の出力および制御可能な負荷の出力に応じて前記バッテリー、非常内燃発電機および制御可能な負荷の運転を制御する段階とを含む。 
【００５２】
以下、図１乃至図８を参照して、本発明の好適な一実施例に係るマイクログリッド運用装置および運用方法についてより詳細に説明する。 
【００５３】
図１は本発明の一実施例に係るマイクログリッドの構成を示す概略図であり、図２は本発明の一実施例に係るマイクログリッドの運用装置を示す図である。 
【００５４】
図１を参照すると、独立型マイクログリッドは、小さな島嶼地域および孤立地域で新・再生可能エネルギー源を中心に構築された小規模の電力系統になることができる。
【００５５】
このような独立型マイクログリッドは、ＢＥＳＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などのエネルギー貯蔵装置１０（以下、「バッテリー」という）は、少なくとも一つの電力変換装置２０（ＰＣＳ、Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、非常内燃発電機３０、風力や太陽光などを利用した新・再生可能エネルギー電源４０、多数の負荷５０ａ、５０ｂ、情報収集装置６０、データ予測装置７０、および各設備の出力および運転を制御するためのマイクログリッド運用装置１００を含む。 
【００５６】
このとき、負荷は、上水道ポンプや非常用ダンプロードなどの制御可能な負荷５０ａと、需要家などの制御不可能な負荷５０ｂに区分できる。 
【００５７】
また、情報収集装置６０は、リアルタイム気象予報、各負荷の負荷量、新・再生可能エネルギー電源の発電量などのリアルタイムイベント情報を収集する装置である。 
【００５８】
また、データ予測装置７０は、情報収集装置６０で収集されたリアルタイムイベント情報を用いて所定の周期単位（長周期および短周期など）で新・再生可能エネルギー電源発電予測量、負荷予測量、残余負荷予測量などのデータを予測することができる。 
【００５９】
本発明の一実施例に係るマイクログリッド運用装置１００は、予測装置７０で予測されたデータ（新・再生可能エネルギー電源発電予測量、負荷予測量、残余負荷予測量など）を用いて各設備の運転および出力をスケジューリングして制御する。 
【００６０】
図２を参照すると、本発明の一実施例に係るマイクログリッド運用装置１００は、スケジューリング部１１０および運転制御部１２０を含み、スケジューリング部１１０は、非常内燃発電機スケジューリング部１１１、制御可能な負荷スケジューリング部１１２、バッテリースケジューリング部１１３、および誤差範囲判断部１１４を含む。 
【００６１】
また、バッテリースケジューリング部１１３は、ＳＯＣ判断部２１０、バッテリー充放電量算出部２２０およびＰＣＳ効率考慮部２３０を含む。 
【００６２】
本発明のマイクログリッド運用装置１００は、需要を供給するとともに、バッテリーのＳＯＣが所定の基準範囲内で維持されるように各設備の出力および運転を制御することができる。 
【００６３】
このとき、スケジューリング部１１０は、バッテリーの充電量が所定の基準範囲に含まれている場合、バッテリー充電量ＳＯＣが維持されるように制御するリアルタイム運転制御モードで各設備の運転および出力をスケジューリングし、バッテリー充電量（ＳＯＣ）が所定の基準範囲から外れた場合、所定の基準範囲となるように制御する非常運転制御モードで各設備の運転および出力をスケジューリングする。 
【００６４】
このとき、所定の基準範囲は、ＳＯＣが２０〜８０％であり、好ましくは５０〜８０％である。 
【００６５】
このため、スケジューリング部１１０は、バッテリースケジューリング部１１３のＳＯＣ判断部２１０を介して、現在バッテリーのＳＯＣ状態を判断し、判断されたバッテリーのＳＯＣに応じてスケジューリング制御モードを選択してスケジューリングする。 
【００６６】
リアルタイム運転制御モードでスケジューリングする場合、非常内燃発電機スケジューリング部１１１、制御可能な負荷スケジューリング部１１２およびバッテリースケジューリング部１１３は、マイクログリッド内の非常内燃発電機の起動費用と発電費用との総和を最小化させる目的関数、およびそのための制約条件を用いて最適解を算出する。 
【００６７】
また、本発明のスケジューリング部１１０は、最適解算出によって各設備の運転および出力をスケジューリングする。 
【００６８】
マイクログリッド内の発電設備の中でも起動費用および燃料費用が策定される設備は、非常内燃発電機であるディーゼル発電機だけなので、目的関数は、下記数式１のように非常内燃発電機の燃料費用と起動費用との総合の最小化になることができる。
【００６９】
【数１】
2019527023.tif 000003
【００７０】
ここで、ＦＬＣｉ，ｔとＳＴＣｉ，ｔは、ｉ発電機のｔ時間での発電費用と起動費用をそれぞれ示す。
【００７１】
また、ＦＬＣｉ，ｔは、下記数式２で定義することができる。
【数２】
2019527023.tif 000004
【００７２】
ここで、ａｉ、ｂｉ、ｃｉはディーゼル発電機ｉの出力による費用曲線関数を示す値であり、ｇｉ，ｔはディーゼル発電機ｉがｔ時間に発電している出力を示す。 
【００７３】
数式２は発電費用を曲線状に表したものであるが、数学的に計算するためには区間別に線形近似化することができる。 
【００７４】
発電費用の区間別線形化のためには、各発電機の出力を示す変数ｇｉ，ｔを区間個数だけ分割しなければならず、下記数式３で表すことができる。 
【００７５】
【数３】
2019527023.tif 000005
【００７６】
ここで、ｇｉｍは発電機ｉの出力下限、ｕｉ，ｔはｔ時間での非常内燃発電機ｉのｏｎ／ｏｆｆ状態、ｇｉ，ｔ，ｂはｔ時間での非常内燃発電機ｉのｂ区間出力をそれぞれ示す。 
【００７７】
非常内燃発電機の出力は、オフになっている場合（ｕｉ，ｔ＝０）には０にならなければならず、オンになっている場合（ｕｉ，ｔ＝１）には発電機の最小出力（ｇｉｍ）以上にならなければならない。 
【００７８】
したがって、このような状況を正しく示すためには、次のような制約条件が追加できる。 
【００７９】
【数４】
2019527023.tif 000006
【００８０】
ここで、ｇｉ，ｂＭはｉ発電機の区間ｂに該当する最大出力になることができる。このとき、区間別に線形化された燃料費用は下記数式５で表すことができる。 
【００８１】
【数５】
2019527023.tif 000007
【００８２】
ここで、ＦＬＣｉｍは最小出力（ｇｉｍ）に該当する燃料費用であり、ＭＣｉ，ｂはｉ発電機の区間ｂに該当する限界費用を示す。 
【００８３】
非常内燃発電機の起動費用は、発電機が停止（ｏｆｆ）状態から運転（ｏｎ）状態に変わるときにのみ生ずるので、下記数式６のように発電機の起動有無を示す変数で表現することができる。 
【００８４】
【数６】
2019527023.tif 000008
【００８５】
ここで、ｓｉ，ｔはｔ時間での非常耐熱発電機ｉが起動されることを示す変数であり、ＳＴＦｉは非常内燃発電機ｉの起動費用になることができる。
【００８６】
発電機の起動費用は非常内燃発電機が停止状態から運転状態に変わるときにのみ現れるという特性がある。 
【００８７】
次に、リアルタイム運転制御モードに必要な制約条件は、大きく、非常内燃発電機に関連する制約式と、バッテリーに関連する制約式に区分することができる。 
【００８８】
まず、ディーゼル発電機に関連する制約条件は、次のとおりである。 
【００８９】
非常内燃発電機の起動および停止か否かをそれぞれ示す変数ｓｉ，ｔとｄｉ，ｔは、非常内燃発電機のｏｎ／ｏｆｆ状態を示す変数ｕｉ，ｔと密接な関係があるので、これを明示的な制約条件の形態で表すことができる。 
【００９０】
ここで、ｏｎ／ｏｆｆ状態が変わる場合は起動または停止するときだけなので、起動するとき（ｓｉ，ｔ＝１）には、ｏｆｆ状態（ｕｉ，ｔ−１＝０）からｏｎ状態（ｕｉ，ｔ＝１）に変わり、停止するとき（ｄｉ，ｔ＝１）には、ｏｎ状態（ｕｉ，ｔ−１＝１）からｏｆｆ状態（ｕｉ，ｔ＝０）に変わるので、これを総合して数式７を次のように表すことができる。 
【００９１】
【数７】
2019527023.tif 000009
【００９２】
最小運転時間に対する制約は、一度起動された場合（ｓｉ，ｔ＝１）には、少なくとも発電機ｉの最小運転時間（ＭＵＴｉ）以内には停止（ｄｉ，ｔ＝１）することができないという特性を用いて、次の数式８で表される。 
【００９３】
【数８】
2019527023.tif 000010
【００９４】
同様に、最小停止時間（ＭＵＴｉ）に対する制約は、数式９で表される。
【数９】
2019527023.tif 000011
【００９５】
ここで、ｄｉ，ｔとｓｉ，ｔは、ディーゼル発電機の現在状態を示す変数であり、それぞれ停止状態と起動状態である場合にはその変数が１になる。 
【００９６】
また、ＭＵＴとＭＤＴはそれぞれ最小運転時間と最小停止時間を意味する。 
【００９７】
また、ｍｕｓｔ−ｒｕｎや稼働不能状態は状態変数を直接指定して解決することができる。 
【００９８】
【数１０】
2019527023.tif 000012
【００９９】
【数１１】
2019527023.tif 000013
【０１００】
一方、発電機ｉがｔ時間に提供する瞬動予備力（ｒｉ，ｔ）は、起動状態のみで可能である。そして、発電機が提供可能な予備力提供量は、図３のように発電機の出力と密接な関連がある。このような特性を数式で表すと、次のとおりである。
【０１０１】
【数１２】
2019527023.tif 000014
【０１０２】
【数１３】
2019527023.tif 000015
【０１０３】
【数１４】
2019527023.tif 000016
【０１０４】
ここで、ＲＣｉ，ｔはｔ時間でｉ発電機が提供可能な最大予備力を示す。 
【０１０５】
また、発電機出力の増・減発に対する制約は、次のとおり、以前時間の出力との差に対する制約式で表すことができる。 
【０１０６】
【数１５】
2019527023.tif 000017
【０１０７】
【数１６】
2019527023.tif 000018
【０１０８】
ここで、ＲＵＲｉとＲＤＲｉはそれぞれ非常内燃発電機ｉの分あたりの増発率と減発率を示す。 
【０１０９】
バッテリースケジューリング部１１３は、最適解を算出するための制約条件として、バッテリーの充電および放電か否かを示すバイナリ変数（ｘｉ，ｔ、ｙｉ，ｔ）、およびバッテリーの出力を示す変数（ｇｉ，ｔｘ、ｇｉ，ｔｙ）を設定し、バッテリーの出力を算出することができる。 
【０１１０】
このとき、バッテリーを充電する場合に負荷として作用するので、陰（−）の発電をするものと表現して、バッテリーの出力を次のとおりに表すことができる。 
【０１１１】
非常内燃発電機とは異なり、バッテリーは最小出力に対する制限がないものと仮定した。 
【０１１２】
【数１７】
2019527023.tif 000019
【０１１３】
【数１８】
2019527023.tif 000020
【０１１４】
【数１９】
2019527023.tif 000021
【０１１５】
ここで、ｘｉ，ｔとｇｉ，ｔは放電か否かとバッテリーの放電出力、すなわち電力変換器（ＰＣＳ）の出力を示し、ｙｉ，ｔとｇｉ，ｔｙは、充電か否かとバッテリーの充電負荷、すなわち電力変換器（ＰＣＳ）の入力を示す。 
【０１１６】
また、ｇｉＸ、ｇｉＹはバッテリーｉの放電および充電時の出力の上限を示す。 
【０１１７】
非常内燃発電機とは異なり、バッテリーは起動停止が不要なので、充電および放電か否かを示す次のバイナリ変数に対する制約のみが要求される。 
【０１１８】
【数２０】
2019527023.tif 000022
【０１１９】
ここで、燃料費用がないバッテリーの経済性は、充電時間と放電時間との差で表される。よって、このような特性を反映するために、バッテリーに貯蔵されたエネルギー、すなわち、バッテリー充電量状態（ＳＯＣ）を変数（ｅｎｒｇｉ，ｔ）として設定することができる。 
【０１２０】
また、バッテリーを充電するときにはエネルギーが増加し、バッテリーを放電するときにはエネルギーが減少するので、総合効率（ｅｆｆｉ）を反映して、次の数式２１で表すことができる。
【０１２１】
【数２１】
2019527023.tif 000023
【０１２２】
バッテリー充放電量算出部２２０は、リアルタイム運転制御モードに応じたスケジューリングの際に、数式２１を用いてバッテリーの充放電量を算出することができる。 
【０１２３】
このとき、バッテリーの充放電量は、ＰＣＳ効率考慮部２３０によってＰＣＳ効率が考慮されたＰＣＳ入力値として算出できる。 
【０１２４】
ＰＣＳ効率考慮部２３０は、マイクログリッド内の電力変換器（ＰＣＳ）の総設備容量を多数の区間に区分し、区分された各区間別にＰＣＳ設備容量対出力値比である出力比率（％）およびＰＣＳ効率（％）を設定してテーブル化することができる。 
【０１２５】
ここで、出力比率（％）およびＰＣＳ効率（％）は、各区間別の出力値によるＰＣＳ効率を定量的に分析してテーブル化することができ、出力が低いほどＰＣＳ効率も低い結果を持つことができる。
【０１２６】
ＰＣＳ効率考慮部２３０は、バッテリー充放電量算出部２２０で１次的に算出されたＰＣＳ目標出力値の入力を受け、出力比率（％）およびＰＣＳ効率（％）がマッチングされたテーブル、および下記数式を用いて最終ＰＣＳ入力値をバッテリー充放電量算出部２２０へ提供することができる。 
【０１２７】
【数２２】
2019527023.tif 000024
【０１２８】
【数２３】
2019527023.tif 000025
【０１２９】
バッテリー充放電量算出部２２０は、最終ＰＣＳ入力値を最終バッテリーの充放電量としてスケジューリングする。 
【０１３０】
一例として、ＰＣＳ効率考慮部２３０によって、下記表１とそれによる図４のグラフが完成できる。
【０１３１】
【表１】
2019527023.tif 000026
【０１３２】
バッテリー充放電量算出部２２０でＰＣＳ目標出力値として１２．５ｋＷを算出すると、ＰＣＳ効率考慮部２３０は、数式２３で算出されたＰＣＳ目標出力値およびマッチングされる効率を適用して最終ＰＣＳ入力値、２５ｋＷを算出してバッテリー充放電量算出部２２０へ伝送することができる。 
【０１３３】
一方、バッテリーのエネルギー容量および最小エネルギーレベルは、次の制約式で表現できる。 
【０１３４】
【数２４】
2019527023.tif 000027
【０１３５】
また、バッテリーの初期エネルギー状態および最終エネルギー要求量は、次のように表現できる。 
【０１３６】
【数２５】
2019527023.tif 000028
【０１３７】
【数２６】
2019527023.tif 000029
【０１３８】
このとき、バッテリーの出力と予備力との関係は図５のような形態であると仮定することができる。図５に示されたバッテリーの出力と予備力との関係は、次の制約式で表すことができる。 
【０１３９】
【数２７】
2019527023.tif 000030
【０１４０】
【数２８】
2019527023.tif 000031
【０１４１】
【数２９】
2019527023.tif 000032
【０１４２】
系統運用に関連する制約条件の定式化を説明すると、次のとおりである。 
【０１４３】
損失を無視した電力需給条件（ｐｏｗｅｒ ｂａｌａｎｃｅ）は、ＰＣＳ効率が適用された発電力の和が全体負荷（Ｌｔ）と同じであるという条件になることができる。
【０１４４】
この時、非常内燃発電機とバッテリーのみを対象に需給条件を作るために、数式２８のように、風力や太陽光による発電量を除いた残余需要（Ｄｔ）を適用することができる。 
【０１４５】
【数３０】
2019527023.tif 000033
【０１４６】
このとき、予備力制約は、各時間帯別に定められたレベル（Ｒｔ）以上の予備力が確保されなければならないという単純な形態で、下記数式のように与えられ得る。 
【０１４７】
【数３１】
2019527023.tif 000034
【０１４８】
制御可能な負荷スケジューリング部１１２は、非常内燃発電機スケジューリング部１１１およびバッテリースケジューリング部１１３の最適解の算出に基づいて負荷の出力量を決定してスケジューリングすることができる。 
【０１４９】
一方、スケジューリング部１１０は、バッテリースケジューリング部１１３のＳＯＣ判断部２１０で現在バッテリー充電量が所定の基準範囲から外れたと判断すると、非常運転制御モードでスケジューリングを行う。 
【０１５０】
また、非常運転制御モードは、基準範囲の上限から外れた場合と基準範囲の下限から外れた場合に区分される。 
【０１５１】
スケジューリング部１１０は、バッテリーの現在充電量状態が所定の基準範囲よりも高ければ、バッテリーを放電させるためのバッテリー放電量を算出し、運転中の非常内燃発電機を停止させ、算出されたバッテリー放電量だけ所定の優先順位に基づいて制御可能な負荷が動作するようにスケジュールすることができる。 
【０１５２】
一方、スケジューリング部１１０は、バッテリーの現在充電量状態が所定の基準範囲よりも低ければ、バッテリーを充電させるためのバッテリー充電量を算出し、停止した非常内燃発電機を運転させ、前記算出されたバッテリー充電量だけ所定の優先順位に基づいて制御可能な負荷が切り替えられるようにスケジューリングする。 
【０１５３】
このとき、非常運転制御モードで、バッテリーの放電量および充電量は、バッテリー充放電算出部２２０で算出することができ、ＰＣＳ効率考慮部２３０によってＰＣＳ効率が考慮された最終ＰＣＳ入力値を算出することができる。 
【０１５４】
バッテリー充放電量算出部２２０は、非常運転制御モード時に、バッテリーの充電量状態が所定の基準範囲となるように目標充電量状態を設定し、下記数式を用いて、ＰＣＳ効率が考慮された最終ＰＣＳ入力値、すなわちバッテリー充電量またはバッテリー放電量を算出することができる。 
【０１５５】
【数３２】
2019527023.tif 000035
【０１５６】
ここで、ＳＯＣ（ｔ）はバッテリーの目標充電量状態、ＳＯＣ（ｔ−１）はバッテリーの現在（ｔ−１）充電量状態、ＰＣＳ Ｃｈａｒｇｅは電力変換器（ＰＣＳ）の入力、ＰＣＳ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅは電力変換器（ＰＣＳ）の出力（バッテリー充電量またはバッテリー放電量）、ＴＰＤは算出タイム周期である。 
【０１５７】
例えば、マイクログリッド内の電力状況および制御優先順位が下記表２および表３のような場合には、バッテリー充放電量算出部２２０は、数式３２を用いてバッテリー放電量を算出することができる。 
【０１５８】
【表２】
2019527023.tif 000036
【０１５９】
【表３】
2019527023.tif 000037
【０１６０】
バッテリー充放電量算出部２２０は、現在ＳＯＣが８５％、目標ＳＯＣが７５％、ＢＥＳＳの充電電力が３４０ｋＷである場合には、数式３０によってＰＣＳ目標放電電力３５０ｋＷを算出することができる。 
【０１６１】
ここで、ＰＣＳ目標放電電力３５０ｋＷは、ＰＣＳ効率を考慮した最終ＰＣＳ入力値になることができる。 
【０１６２】
この場合、表３で制御優先順位２番まで制御を行うと、総３５０ｋＷの充電電力を減少させることができる。すなわち、ＢＥＳＳの現在充電電力が３４０ｋＷであるので、３５０ｋＷの充電発電力を停止させると、最終的にＢＥＳＳから放電される電力が１０ｋＷになることができる。 
【０１６３】
このような制御結果ＳＯＣの変化を考察すると、図６のようにＳＯＣが低くなりながら所定の基準範囲に含まれ得る。 
【０１６４】
一方、マイクログリッド内の電力状況および制御優先順位が表４および表５のような場合、バッテリー充放電量算出部２２０は、数式３０を用いてバッテリー充電量を算出することができる。 
【０１６５】
【表４】
2019527023.tif 000038
【０１６６】
【表５】
2019527023.tif 000039
【０１６７】
バッテリー充放電量算出部２２０は、現在ＳＯＣが１５％、目標ＳＯＣが２５％、ＢＥＳＳの放電電力が６０［ｋＷ］である場合には、数式３２を用いてＰＣＳ目標充電電力７０ｋＷを算出することができる。 
【０１６８】
ここで、ＰＣＳ目標充電電力７０ｋＷは、ＰＣＳ効率を考慮した最終ＰＣＳ入力値になることができる。 
【０１６９】
表５から確認できるように、制御優先順位３番まで制御を行うと、総２０［ｋＷ］の放電電力を停止させ、５０［ｋＷ］の充電電力をオンにすることができる。 
【０１７０】
この時、ＷＴ＃１は、動作する場合には２０ｋＷを直ちに発電することができると仮定する。つまり、最終的にＢＥＳＳに充電される電力は１０ｋＷになることができる。
【０１７１】
制御結果ＳＯＣ変化を考察すると、図７のように、ＳＯＣが高くなりながら所定の基準範囲に含まれ得る。 
【０１７２】
一方、スケジューリング部１１０は、ＳＯＣが２０％〜８０％内にある場合、リアルタイム運転制御モードに応じた最適解を算出し、リアルタイム運転制御モード状態で２０％〜８０％を外れた場合、非常運転制御モードに変更して最適解の算出を行う。 
【０１７３】
反面、スケジューリン部１１０は、非常運転制御モードの実行によってＳＯＣが基準範囲内に含まれる場合、現在バッテリー充電量（ＳＯＣ）が所定の基準範囲の上限値よりも既設定値だけ小さい第１非常運転解除基準値に到達すると、リアルタイム運転制御モードで動作するように制御する。すなわち、スケジューリング部１１０は、非常運転モードに応じた非常運転制御部１３２が動作している状態で、例えばＳＯＣが第１非常運転解除基準値７５％に到達すると、リアルタイム運転制御モードに応じたリアルタイム運転制御部１３１が動作するように制御する。 
【０１７４】
一方、スケジューリング部１１０は、ＳＯＣが所定の基準範囲の下限値よりも既設定値だけ高い第２非常運転解除基準値に到達すると、リアルタイム運転制御モードで動作するように制御する。すなわち、スケジューリング部１１０は、非常運転モードに応じた非常運転制御部１３２が動作している状態で、例えば、ＳＯＣが第２非常運転解除基準値２５％に到達すると、リアルタイム運転制御モードに応じたリアルタイム運転制御部１３１が動作するように制御される。 
【０１７５】
これにより、リアルタイム運転制御モードのＳＯＣ範囲（基準範囲）と非常運転制御モードのＳＯＣ範囲（基準範囲から外れた範囲）との境界領域によって発生しうるバッテリーの充放電反復を防止することができる。 
【０１７６】
誤差範囲判断部１１４は、各スケジューリング部１１１、１１２、１１３から算出された制御パラメータ、すなわち、バッテリー充放電量、非常内燃発電機の発電量および制御可能な負荷の出力量がデータ予測装置７０で予測された予測量の誤差範囲内にあるかを判断し、誤差範囲から外れた場合にはスケジューリング部１１０の最適解算出過程を再び行い、誤差範囲内にある場合には算出されたそれぞれの制御パラメータを運転制御部１２０へ伝送する。 
【０１７７】
運転制御部１２０は、スケジューリング部１１０のリアルタイム運転制御モードまたは非常運転制御モードに応じてスケジュールされたバッテリーの充放電、非常内燃発電機の出力および制御可能な負荷の出力に応じて各設備の運転を制御することができる。 
【０１７８】
図８は本発明の好適な一実施例に係るマイクログリッド運用方法を説明するためのフローチャートである。 
【０１７９】
図８を参照すると、バッテリーのＳＯＣが基準範囲に含まれるか否かを判断し（Ｓ７１０）、リアルタイム運転制御モードに応じたスケジューリングまたは非常運転制御モードに応じたスケジューリングを行うことができる。 
【０１８０】
このとき、スケジューリングのために、リアルタイム気象予報、各負荷の負荷量、新・再生可能エネルギー電源の発電量などのリアルタイムイベント情報を用いて、所定の周期単位（長周期および短周期など）で予測された新・再生可能エネルギー電源発電予測量、負荷予測量、残余負荷予測量などのデータを用いてスケジューリングを行うことができる。 
【０１８１】
次に、現在バッテリーのＳＯＣが所定の基準範囲に含まれると、リアルタイム運転制御モードに応じて、ＰＣＳ効率を考慮した最適化問題を定式化し、それに応じた制約条件の問題解き（Ｓ７２０）を介して最適解を算出する。すなわち、各設備を制御するためのリアルタイム制御パラメータ（バッテリーの充放電量、非常内燃発電機の出力量および制御可能な負荷の出力量）を算出することができる（Ｓ７３０）。 
【０１８２】
このとき、最適解の算出は上記の数式１乃至３１を介して算出することができる。 
【０１８３】
次に、算出された制御パラメータ、すなわち、バッテリー充放電量、非常内燃発電機の発電量および制御可能な負荷の出力量が、データ予測装置７０で予測された予測量の誤差範囲内にあるか否かを判断し（Ｓ７４０）、誤差範囲から外れた場合には、Ｓ７２０およびＳ７３０を介して最適解算出過程を再び行い、誤差範囲内にある場合には、算出されたそれぞれの制御パラメータを運転制御部１２０へ伝送することができる。 
【０１８４】
このとき、運転制御部１２０は、算出されたパラメータに基づいて各設備をリアルタイムで制御することができる。 
【０１８５】
一方、現在バッテリーのＳＯＣが基準範囲の上限値から外れた場合（Ｓ７６０：Ｙ）、数式３０を用いて、ＰＣＳ効率が適用されたバッテリー放電量を算出し（Ｓ７７０）、非常内燃発電機を停止させ、算出されたバッテリー放電量だけ所定の優先順位に基づいて制御可能な負荷が動作するように制御する（Ｓ７８０）。 
【０１８６】
このとき、非常運転制御モードに応じてＳＯＣが下限されて目標ＳＯＣ（第１非常運転解除基準値）以下になると（Ｓ７９０）、リアルタイム運転制御モード、すなわちＳ７２０段階で動作するように制御される。 
【０１８７】
一方、非常運転制御モードにもＳＯＣが下限されなければ、手動モードでＰＣＳ出力値を調節して制御する。 
【０１８８】
また、現在バッテリーのＳＯＣが基準範囲の下限値から外れた場合（Ｓ７６０：Ｎ）、数式３２を用いて、ＰＣＳ効率が適用されたバッテリー充電量を算出し（Ｓ８００）、非常内燃発電機を動作させ、算出されたバッテリー充電量だけ所定の優先順位に基づいて制御可能な負荷が切り替えられるように制御する（Ｓ８１０）。 
【０１８９】
このとき、非常運転制御モードに応じて、ＳＯＣが下限されて目標ＳＯＣ（第２非常運転解除基準値）以上になると（Ｓ８２０）、リアルタイム運転制御モード、すなわち、Ｓ７２０段階で動作するように制御する。 
【０１９０】
一方、非常運転制御モードにもＳＯＣが下限されなければ、手動モードでＰＣＳ出力値を調節して制御する。 
【０１９１】
その結果、マイクログリッドの全体的な負荷を平準化（Ｌｏａｄ Ｌｅｖｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｐｅａｋ Ｓｈｉｆｔ）させてバッテリーのＳＯＣを最適に管理することができる。 
【０１９２】
また、バッテリーの充放電回数を減らすことにより、マイクログリッドシステムの構成の中で最も高い費用の機器であるバッテリーの交換費用を大幅に削減することができる。 
【０１９３】
以上のような本発明は、例示された図面を参照して説明されたが、記載された実施例に限定されるものではなく、本発明の思想および範囲を逸脱することなく様々な修正および変形を加え得ることは、当該技術分野における通常の知識を有する者にとって自明である。よって、それらの修正例または変形例も本発明の特許請求の範囲に属すると理解されるべきであり、本発明の権利範囲は添付された特許請求の範囲に基づいて解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１９４】
１００    マイクログリッド運用装置 
１１０    スケジューリング部 
１１１    非常内燃発電機スケジューリング部
１１２    制御可能な負荷スケジューリング部 
１１３    バッテリースケジューリング部 
２１０    ＳＯＣ判断部
２２０    充放電量算出部
２３０    ＰＣＳ効率考慮部
１１４    誤差範囲判断部
１２０    運転制御部  １２１    リアルタイム運転制御部
１２２    非常運転制御部
【図１】
2019527023.tif 000040
【図２】
2019527023.tif 000041
【図３】
2019527023.tif 000042
【図４】
2019527023.tif 000043
【図５】
2019527023.tif 000044
【図６】
2019527023.tif 000045
【図７】
2019527023.tif 000046
【図８】
2019527023.tif 000047
【国際調査報告】
2019527023.tif 000048
2019527023.tif 000049
2019527023.tif 000050
2019527023.tif 000051